【圖1】為強制導引式繼電器與通用繼電器的外觀圖
繼電器有多種不同的類型,但在機械控制系統的安全相關部件(SRP/CS:Safety-Related Part of a Control System)中,通常使用的是強制導引式繼電器。強制導引式繼電器除了具備繼電器切換接點的基本功能外,還具有檢測自身接點熔著故障的能力,並在故障未解除前保持停止狀態的功能。
強制導引式繼電器的構造與動作
強制導引式繼電器的構造與動作如表1所示。
強制導引式繼電器的NO接點(Normal Open)與NC接點(Normal Close)以隔板分隔,並相互絕緣。此外,NO接點與NC接點通過連結機構(導引)以機械方式連接,根據線圈是否通電而協同運作。
藉由該連結機構(導引),如表1中狀態3所示,當NO接點因熔著而保持閉合(close)時,NC接點則能保持開啟(open)。這是強制導引式繼電器的一項重要特色。
在表1中,為了說明強制導引式繼電器的原理,僅以1個NO接點與1個NC接點進行描述。然而,實際產品通常以3個NO接點與1個NC接點為一組。
此外,在實際使用強制導引式繼電器時,例如如【圖2】所示的K1和K2這兩個強制導引式繼電器,通常會將其各自的3個NO接點接入機械馬達之3相交流回路,並將1個NC接點連接至監控用的監測電路(【圖2】中的S33-S34之間)。
如此設置後,當線圈的電壓關閉時(如表1的狀態1),機械將處於停止狀態;而只有當線圈的電壓開啟時(如表1的狀態2),NO接點會閉合(close),機械才會開始運作。此外,在動力控制回路中使用NO接點的好處在於,若發生斷線等情況使線圈電壓關閉(OFF),NO接點會打開(open),機械因此停止,從而更容易確保安全性。
在此情況下,當線圈電壓關閉(機械停止狀態,表1的狀態1)時,NC接點處於閉合(close)狀態;而當線圈電壓開啟(表1的狀態2)時,NC接點則會打開(open)。
然而,如表1的狀態3所示,若動力控制回路中的K1的NO接點發生熔著,即使將線圈電壓關閉,由於監控用監測電路的K1的NC接點與其通過導引連動,NC接點仍將保持打開(open)。此時,由於K2仍能正常運作,K2的3個NO接點會打開(open),從而使機械停止運作。此外,若將K1與K2的NC接點串聯連接於監測電路中,則由於K1的NO接點熔著導致NC接點保持打開(open),即使操作S2啟動開關,機械也無法重新啟動。
因此,要讓機械重新運作,必須將發生熔著的K1強制導引式繼電器更換為正常品。
通過使用兩個強制導引式繼電器,即使其中一個NO接點發生熔著,仍能使機械停止運作,並防止其重新啟動,從而有效維持機械的安全性。
其他故障模式(板狀彈簧的損壞)
在考慮安全性時,板狀彈簧的損壞也是需注意的重要故障之一。
【圖3】和【圖4】分別說明了在板狀彈簧折斷時,強制導引式繼電器與通用繼電器的狀態。
在強制導引式繼電器中,NO接點與NC接點由隔板分隔。因此,即使其中一個接點的板狀彈簧損壞,也不會對另一個接點造成影響,能將影響降至最低。
另一方面,通用繼電器的NO接點與NC接點共用一個C接點結構。由於這種設計,損壞的板狀彈簧可能導致兩個接點短路,或影響鄰近的回路。這可能導致機械意外啟動,或者在試圖停止機械時無法停止。因此,通用繼電器無法用於控制系統的安全相關部件。